Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 08/12/2014 17:47 (GMT+7)

Tổng hợp dạng silic mới hoàn toàn

Silic là nguyên tố nhiều thứ hai trong lớp vỏ của Trái đất. Khi tinh khiết, có cấu trúc kim cương, nó có vai trò thiết yếu đối với các thiết bị điện tử hiện đại - vai trò của silic trong công nghệ cũng giống như carbon trong sinh học. Mới đây, một nhóm các nhà khoa học ở Viện Carnegie do Timothy Strobel đứng đầu đã tổng hợp được một dạng silic hoàn toàn mới, hứa hẹn những ứng dụng thậm chí còn lớn hơn trong tương lai. Nghiên cứu của họ được công bố trên Nature Materials.

Mặc dù silic rất phổ biến trong công nghệ ngày nay, nhưng các tính chất khe năng lượng bán dẫn gián tiếp của nó ngăn cản nó trong các ứng dụng hiệu suất cao thế hệ tiếp theo như điốt phát sáng, bóng bán dẫn hiệu suất cao và các thiết bị quang điện nhất định.

Các vật liệu kim loại dẫn điện một cách dễ dàng, còn các vật liệu cách điện (phi kim loại) hoàn toàn không dẫn điện. Trong khi đó, các vật liệu bán dẫn thể hiện tính dẫn điện ở khoảng giữa kim loại và phi kim loại. Khi vật liệu bán dẫn chịu tiếp nhận một năng lượng cụ thể, các điện tử gắn kết có thể di chuyển sang trạng thái dẫn điện, năng lượng cao hơn. Năng lượng cụ thể cần thiết để diễn ra sự chuyển trạng thái này được gọi là "khe năng lượng" (band gap). Trong khi các vật liệu khe năng lượng trực tiếp có thể hấp thụ và phát ra ánh sáng, thì các vật liệu khe năng lượng gián tiếp, giống như silic có cấu trúc kim cương, lại không thể làm được điều đó.

Để silic trở nên hấp dẫn hơn cho sử dụng trong công nghệ mới, khe năng lượng gián tiếp của nó cần phải được điều chỉnh. Duck Strobel và nhóm nghiên cứu ở Viện Khoa học Carnegie đã tổng hợp được một dạng silic mới với khe năng lượng gần như trực tiếp nằm trong phạm vi mong muốn cho sự hấp thụ năng lượng mặt trời, một điều trước đó chưa đạt được.

Silic do họ tạo ra được gọi là allotrope, có nghĩa là một dạng vật lý khác của cùng một nguyên tố, giống như kim cương và than chì là hai dạng của carbon. Không giống như cấu trúc kim cương thông thường, allotrope silic mới này gồm một khung hở, được gọi là cấu trúc loại zeolit, trong đó bao gồm các kênh với 5, 6 và 8 vòng silic thành phần.

Allotrope silic được tạo ra bằng cách sử dụng một quá trình tiền chất cao áp mới. Đầu tiên, hợp chất silic và natri, Na4Si24, được hình thành trong điều kiện áp suất cao. Tiếp theo, hợp chất này được trở về áp suất bình thường, và natri bị loại bỏ hoàn toàn bằng gia nhiệt trong chân không. Allotrope silic tinh khiết thu được, Si24, có khe năng lượng lý tưởng cho công nghệ chuyển đổi năng lượng mặt trời, và có thể hấp thu, và khả năng bức xạ, ánh sáng hiệu quả hơn nhiều so với silic cấu trúc kim cương thông thường. Si24 hoàn toàn bền vững ở áp suất môi trường xung quanh ở nhiệt độ ít nhất là 450 độ C (842 độ F).

"Tổng hợp tiền chất áp suất cao là lĩnh vực tiên phong mới trong nghiên cứu các vật liệu năng lượng mới," Strobel nhận xét. "Sử dụng công cụ áp suất cao độc đáo này, chúng ta có thể tiếp cận các cấu trúc mới có tiềm năng thực tế giải quyết những thách thức vật liệu. Ở đây chúng tôi cho thấy các tính chất chưa biết trước đây của silic, nhưng phương pháp này sẵn sàng có thể mở rộng sang các lớp vật liệu khác hoàn toàn. Những cấu trúc mới vẫn ổn định ở áp suất khí quyển, do đó chiến lược mở rộng quy mô khối lượng lớn hơn là hoàn toàn có thể thực hiện".

Xem Thêm

Phát huy vai trò, trách nhiệm của đội ngũ trí thức trong sự nghiệp đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc
Ngày 25/6/2025, tại Tp. Huế, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Liên hiệp Hội Việt Nam) chủ trì, phối hợp với Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật thành phố Huế (Liên hiệp Hội TP. Huế) tổ chức Hội thảo “Phát huy vai trò, trách nhiệm của đội ngũ trí thức để góp phần tích cực cho sự nghiệp đổi mới, xây dựng và bảo vệ Tổ quốc theo tinh thần Nghị quyết số 45-NQ/TW ngày 24/11/2023”.
An Giang: 8 giải pháp thực hiện đột phá phát triển khoa học công nghệ
Đến nay, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội tỉnh) đã tập hợp được 40 hội, tổ chức thành viên với 9.554 hội viên cá nhân, trong đó có hơn 3.451 hội viên trí thức. An Giang xác định và đề ra mục tiêu về đột phá phát triển khoa học công nghệ, đổi mới sáng tạo, chuyển đổi số (KHCN, ĐMST, CĐS) đến năm 2030.
Thanh Hoá: Hội thảo KH về giải quyết tình trạng thiếu lao động ở nông thôn, lao động trực tiếp tham gia SX nông nghiệp
Sáng ngày 27/5/2025, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh (Liên hiệp hội) phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ, Viện Nông nghiêp tổ chức Hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp giải quyết tình trạng thiếu lao động sản xuất ở khu vực nông thôn, lao động có kỹ thuật, tay nghề cao trực tiếp tham gia sản xuất nông nghiệp, nhất là nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, nông nghiệp hữu cơ”.
Bình Thuận: Đẩy mạnh ứng dụng khoa học, công nghệ vào sản xuất
Sáng ngày 27/5, tại thành phố Phan Thiết, tỉnh Bình Thuận, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh phối hợp với Sở Khoa học và Công nghệ tỉnh tổ chức hội thảo khoa học với chủ đề “Giải pháp đột phá trong ứng dụng tiến bộ khoa học, công nghệ vào thực tiễn quản lý và sản xuất trên địa bàn tỉnh Bình Thuận”.

Tin mới

Diễn đàn Dầu khí và Năng lượng 2025: Thúc đẩy hình thành hệ sinh thái năng lượng an toàn, hội nhập
Ngày 28/7, Diễn đàn Dầu khí và Năng lượng thường niên 2025 với chủ đề “Chuyển dịch năng lượng: Tầm nhìn và Hành động” đã diễn ra tại Hà Nội do Hội Dầu khí Việt Nam (Hội DKVN) phối hợp cùng Tập đoàn Công nghiệp - Năng lượng Quốc gia Việt Nam (Petrovietnam) tổ chức. Diễn đàn là một trong những sự kiện quan trọng Chào mừng Đại hội đại biểu Đảng bộ Petrovietnam lần thứ IV, nhiệm kỳ 2025-2030.
Đoàn công tác VUSTA tham dự Cuộc họp lần thứ 33 Đại hội đồng FEIAP tại Thái Lan
Từ ngày 23-25/7/2025, đoàn công tác của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) do ông Nguyễn Quyết Chiến - Tổng Thư ký làm Trưởng đoàn đã tham dự Cuộc họp lần thứ 33 Đại hội đồng Liên đoàn các tổ chức Kỹ thuật châu Á - Thái Bình Dương (FEIAP) tại Bangkok, Thái Lan. Tham gia đoàn công tác có đại diện Ban Khoa học và Hợp tác quốc tế, Văn phòng VUSTA.
Chủ tịch VUSTA Phan Xuân Dũng dự Lễ kỷ niệm 50 năm thành lập Hội Khoa học Kinh tế Việt Nam
Hội Khoa học Kinh tế Việt Nam được thành lập ngay sau giải phóng năm 1975. Trong suốt 50 năm qua, Hội đã có nhiều đóng góp quan trọng cho hoạt động tư vấn chính sách đối với các vấn đề trọng đại của đất nước. Gần đây nhất là phản biện trong góp ý văn kiện Đại hội XIII và XIV của Đảng, các đề án tăng trưởng xanh, đường sắt cao tốc, quy hoạch vùng và dự thảo nhiều chính sách kinh tế quan trọng...
Lãnh đạo VUSTA tham dự Hội nghị IAS 2025
Đoàn công tác của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) do PGS.TS Phạm Ngọc Linh, Phó Bí thư Thường trực Đảng ủy, Phó Chủ tịch VUSTA, Giám đốc Ban Quản lý dự án Quỹ Toàn cầu - VUSTA về phòng, chống HIV/AIDS làm trưởng đoàn đã tham dự Hội nghị Khoa học quốc tế về phòng, chống HIV/AIDS 2025 (Hội nghị IAS 2025) tại Rwanda từ ngày 12/7 đến ngày 17/7/2025.
Thắp nến tri ân nhân Kỷ niệm 78 năm Ngày Thương binh Liệt sĩ
Ngày 24/7, nhân kỷ niệm 78 năm Ngày Thương binh - Liệt sĩ (27/7/1947–27/7/2025), Đoàn TNCS Hồ Chí Minh Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam phối hợp cùng Đoàn Thanh niên Hội Nhà báo Việt Nam và Liên minh Hợp tác xã Việt Nam trang trọng tổ chức Chương trình “Thắp nến tri ân” tưởng niệm các Anh hùng liệt sĩ tại Nghĩa trang Mai Dịch (Cầu Giấy, Hà Nội).